叶轮进口直径对排污泵多相流性能的影响

为研究叶轮进口直径对排污泵多相流性能的影响,以3种不同进口直径(100,120,140 mm)的双叶片叶轮为研究对象,采用Mixture多相流模型、Rayleigh-Plesset空化模型和Gidaspow曳力模型对泵内固液气三相流动进行定常数值计算,并将外特性计算结果与试验结果进行对比分析.研究结果表明:增大叶轮进口直径会导致排污泵的运行高效区向小流量偏移,这有助于抑制多相流条件下外特性的降低;叶轮进口直径为100 mm的泵内多相流的效率相对于单相流的效率降低了10.27%,而叶轮进口直径为120 mm的泵和叶轮进口直径为140 mm的泵内多相流的效率相对于单相流的效率分别降低了6.54%和8.20%;3种进口直径的叶轮对应的排污泵临界空化余量分别为4.03,2.06和1.95 m,这表明增大叶轮进口直径能够显著改善泵的抗空化性能,空化造成的流动阻塞效应得到有效缓解;在叶轮进口直径为100 mm的泵内监测到流速较高的固体颗粒,并且随着叶轮进口直径的增大,叶轮表面的固相体积分布减小,泵内固相流速也有所降低,适当增大叶轮进口直径有助于提高排污泵的多相流动性能.

叶轮几何参数对离心泵断裂空化性能的影响

为了改善离心泵的空化性能,研究离心泵断裂空化发生机理,对1个比转数为134的单级离心泵进行空化性能的模拟计算,通过改变叶轮的进口直径、叶片进口安放角和叶轮出口宽度进行数值模拟,根据模拟结果预测了模型泵的空化性能,并分析不同空化余量下叶轮流道内的气泡分布.研究结果表明:在额定工况下,随着进口压力的降低,空泡首先在叶片背面进口边附近产生,然后随着叶轮旋转沿流道向叶轮出口扩散,并随着流道过流面积的增加向叶片工作面扩展;叶轮流道内气泡呈不对称分布的主要原因是由于叶轮与蜗壳的动静耦合作用,使叶轮叶片表面的压力分布不对称造成的;与叶轮进口参数相比,叶轮出口宽度的变化对离心泵空化性能的影响不大;当增大叶片进口安放角后,减小了叶片的弯曲程度,叶片进口的过流面积增大,空化性能得到改善,相同进口压力下的空化余量值减小;在进口直径和进口安放角的变化过程中,均存在一个最佳值,最佳值对离心泵效率和空化性能的提高具有重要意义.

叶片轴向进气的离心叶轮设计及分析

研究了位于叶轮0截面叶片轴向进气的离心叶轮气动设计方法和规律.采用四阶三次Bezier曲线生成叶轮子午流道型线,通过分段多项式函数给定叶片在轮盘和轮盖面上的角动量,并针对叶片轴向进气离心叶轮,提出了叶轮进口相对直径的修正公式,研究了其叶片安装角的分布规律.结果表明:轴向进气叶轮叶片安装角分布规律与径向进气叶轮的叶片安装角不同,其叶片安装角基本按单调方式增加;由叶轮进口相对直径修正公式计算后,在工况范围内的全压多变效率可以提高5%左右.

叶片轴向进气的离心叶轮设计研究

本文研究了叶片进口位于叶轮0截面的叶片轴向进气的离心叶轮的气动设计方法和规律。首先采用四阶三次Bezier曲线生成叶轮子午流道型线；其次采用分段多项式函数表示叶片在轮盘和轮盖面上的角动量分布规律，而且通过调整叶轮进口区、叶道中间区和叶轮出口滑移区角动量的分布规律，使叶轮的气动载荷为后加载型，可以方便地设计出高效离心叶轮；然后，采用数值模拟方式，研究叶片轴向进气叶轮的最佳进口直径比，并给出修正计算公式；最后，对轴向进气叶轮的叶片安装角度的分析表明，与径向进气叶轮的叶片安装角度的分布规律不同，轴向进气叶轮叶尖处的叶片安装角基本按单调方式增加。